用于分离流体的分离装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术，提供了一种分离装置，用于将包括多个组分的流体分离成至少两个组分，其包括：一支撑结构；至少一导管，安装在所述支撑结构之上或之内，以围绕一轴旋转；至少一入口，用于将所述流体的一流动引入所述至少一导管中；至少一出口，用于从中输出所述组分中至少一个；其中，所述至少一导管构造为使得在使用中当所述流体的所述流动施加到其上时，所述导管由此在所述支撑结构之上或在所述支撑结构之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分成至少两个组分。

Separation device for separating fluids

According to the present invention, a separation device is provided for separating a fluid comprising a plurality of components into at least two components, including a support structure; at least one conduit installed above or within the support structure to rotate around an axis; at least one inlet for introducing a flow of the fluid into the at least one conduit; and at least one outlet for transporting from the support structure. At least one of the components is derived, in which the at least one conduit is constructed so that when the flow of the fluid is applied to it in use, the conduit rotates around the axis above or within the support structure, thereby dividing the fluid into at least two components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离流体的分离装置
本专利技术涉及一种分离装置，适于将包括多个组分的流体分离成至少两个组分，并涉及一种将所述流体分离成至少两个组分的方法。
技术介绍
将流体混合物分离成多个组分是许多应用中的重要工业过程，例如在提纯和提取过程中。例如，在上游石油和天然气市场中，需要稳定地从井中产生的多种流体(主要通过压力降低)，其中分离的气体流和液体流各自被处理以满足出口要求。在液体流的情形，必须从原油中除去杂质，例如盐、沙和水以及溶液中的任何气体。这些杂质会降低原油的价值，并对下游设备产生不利影响(如腐蚀和腐蚀)。类似地，对于相关的水流，需要去除水中的油和气体，并且有时还需要除去任何颗粒，例如沙子，以满足所选择的处理方法所需的特定限制。因此，从提取的流体混合物中除去污染物是非常重要的。静态流体混合物的分离会通过重力自然发生。液滴、固体颗粒或气泡通过主要液相或气相上升或下降的自然驱动力由斯托克斯定律(式1)定义。在该式中Vs是颗粒、液滴或气泡的沉降速度(ms-1)；ρp是颗粒、液滴或气泡的质量密度(kgm-3)；ρf是流体的质量密度(kgm-3)；g是重力加速度(ms-2)；R是颗粒、液滴或气泡的半径(m)；μ是流体的动态粘度(kgm-1s-1)。式1表明沉降速度与重力加速度成正比。因此，重力加速度的增加将增加沉降速度并按比例减少分离时间。分离技术，例如水力旋流器和离心机，基于对流体赋予高重力加速度以将流体混合物分离成其各个组分。水力旋流器(下文称为旋流器)是静态分离装置，其使用离心力将流体混合物分离成至少两个组分。典型的旋流器如图1所示，包括一圆柱形第一腔室(或涡流室)100、一分离室110、一入口喷嘴120、一底流出口喷嘴130和一溢流出口喷嘴140。所述入口喷嘴120通常与所述圆柱形第一腔室(或涡流室)100相切。为了获得最佳性能，所述分离腔室110通常为锥形或圆锥形。通常在所述旋流分离器入口附近的所述溢流出口喷嘴还可以包括一涡流探测器150。流体混合物通过所述切向入口喷嘴在压力下进入所述圆柱形第一腔室(或涡流室)。在流体混合物进入分离室之前，涡流室有助于在流体混合物上引起旋转旋动。入口处的旋转旋动导致流体流动分布在分离室中形成自由涡流，其中离心力用于将所述流体分离成不同密度的组分。离心力导致密度较高的颗粒或相朝向锥形分离室的壁积聚，并且密度较低的颗粒或相朝向涡旋的旋转轴积聚。通常，密度较高的组分流到锥形分离室的底部，在那里它们可以通过所述底流出口喷嘴130移除。密度较低的相流到锥形分离室的顶部，在那里它们可以通过涡流探测器/溢流出口喷嘴提取。液体/液体旋流分离器可以例如用于从水中分离油滴，然而对于直径小于约20μm的油滴，液滴去除效率迅速下降。在液体/液体旋流分离器中，较轻的液相与游离气体一起通过涡流探测器进入溢流出口。通过底流出口除去较重的液相。在液体/固体和气体/固体旋流分离器中，主体组分，即液相和气相分别通过涡流探测器进入溢流出口。通过底流出口除去密度更高的固体组分。在液体/液体和液体/固体旋流分离器中，旋流器的锥形壁有助于保持沿旋流器长度的加速力。然而，这导致入口和出口喷嘴之间的较大压降。这种压降可能导致系统设计问题，例如，如果系统压力不足，则可能需要上游泵组，这增加了所需设备的尺寸和成本。在上游石油和天然气市场中，从井产生的流体(通常高压到达)是油、气、水和固体颗粒的组合。最常见的是使用液体/液体旋流分离器从油田采出水中除去油滴，并使用液体/固体旋流分离器除去固体颗粒。液体/液体旋流分离器(脱油设备)和液体/固体旋流分离器(脱砂设备)作为单独的和分立的设备提供。在某些情形，尤其是海上，重量和空间限制可能会妨碍使用两个单独的脱油和脱砂设备。此外，上游系统压力不足会限制旋流分离器以其最佳分离效率运行。离心机提供了另一种离心方法，用于将流体混合物分离成其组成部分，从而通过分离壁的旋转实现分离。产生的离心力迫使密度较高的组分朝向分离室的壁积聚，而密度较低的组分则朝向旋转轴集中。用于旋转腔室的动力通过由马达驱动的轴提供。实现合适的离心力所需的外部电源和电动机可能大大增加离心机的制造和操作的尺寸和成本。由于它们的相对机械设计复杂性，以及对电动机驱动以及相关密封件、轴承、润滑和冷却回路的需求，离心机比设计用于相同容量的旋流分离器明显更昂贵、更重并且占用更多空间。离心机通常建立流体混合物的主体旋转流动，而通常没有在旋流分离器中建立自由涡流。与相同生产量的旋流分离器相比，这可导致所述轴附近的较低的离心力和降低的分离效率。与旋流分离器相比，离心机可以设计为提供更高的重力加速力，因此理论上可以实现更高的分离效率，例如，在从原油中分离水滴时，离心机可以去除直径在2μm及以上范围内的水滴。离心机已用于石油生产应用中的困难分离任务，例如在油的密度接近水的密度并且超出水力旋流器的分离能力的重油田。然而，这种离心机设计通常限于相对低的生产量操作和相对低的操作压力-通常在大气压或接近大气压。离心机通常还需要专用的进料泵，这进一步增加了机器的尺寸、制造成本、运行成本和能耗。因此，用于将流体混合物分离成多个组分的已知装置和方法具有许多与之相关的限制，并且本专利技术的方面在至少一些实施例中寻求解决上述问题和要求中的至少一些。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种分离装置，用于将包括多个组分的流体分离成至少两个组分，包括：一支撑结构；至少一导管，安装在所述支撑结构之上或之内，以围绕一轴旋转；至少一入口，用于将所述流体的一流动引入所述至少一导管中；和至少一出口，用于从中输出所述多个组分中至少一个；其中，所述至少一导管构造为使得在使用中当所述流体的所述流动施加到其上时，所述导管由此在所述支撑结构之上或在所述支撑结构之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分成至少两个组分。所述至少一导管可以是一分离管。所述至少一导管可以构造为使得在使用中当在平行于所述轴的方向上具有非零速度分量的所述流体的所述流动施加到其上时，所述导管由此在所述支撑结构之上或之内围绕所述轴，从而将所述流体分离成至少两个组分。所述至少一导管可以构造为使得在使用中当所述流体的一流动在基本平行于所述轴的方向上施加时，所述导管由此在所述外部支撑结构之上或之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分离成至少两个组分。所述至少一导管可以构造成使得在使用中当所述流体的所述流体从所述入口施加时，所述导管由此在所述支撑结构之上或之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分离成至少两个组分。所述流体可以包括至少一液相。所述流体可包含至少两个液相。所述流体可以包括一水相和一油相。所述流体可包含至少一气相。流体可以包括一水相、一油相和一气相。所述流体可以包含至少一固相。所述流体可以包括一水相、一油相、一气相和一固相，或其任何组合。至少一导管可以包括一管。所述管可沿其长度具有恒定或变化的直径。所述管可沿其长度具有恒定或变化的内径。所述管可沿其长度具有恒定或变化的外径。所述管可以是圆柱形管。所述至少一导管可以包括一个或多个叶片，所述叶片附接到所述导管或与所述导管成一体。所述叶片可以是涡轮叶片、叶轮、螺旋桨、定子、螺旋内构件、肋片、翅片或类似物，或其任何组合(这里统称为叶片)。所述叶片可以附接到所述导管的内表面或与所述导管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离装置，用于将包括多个组分的一流体分离成至少两个组分，包括：一支撑结构；至少一导管，安装在所述支撑结构之上或之内，以围绕一轴旋转；至少一入口，用于将所述流体的一流动引入所述至少一导管中；和至少一出口，用于从中输出所述多个组分之至少一个；其中，所述至少一导管构造为使得在使用中当所述流体的所述流动施加到其上时，所述导管由此在所述支撑结构之上或在所述支撑结构之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分成至少两个组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 GB 1605627.71.一种分离装置，用于将包括多个组分的一流体分离成至少两个组分，包括：一支撑结构；至少一导管，安装在所述支撑结构之上或之内，以围绕一轴旋转；至少一入口，用于将所述流体的一流动引入所述至少一导管中；和至少一出口，用于从中输出所述多个组分之至少一个；其中，所述至少一导管构造为使得在使用中当所述流体的所述流动施加到其上时，所述导管由此在所述支撑结构之上或在所述支撑结构之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分成至少两个组分。2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管构造为使得在使用中当在平行于所述轴的一方向上具有非零速度分量的所述流体的所述流动施加到其上时，由此使所述导管绕所述轴在所述支撑结构之上或之内旋转，从而将所述流体分离成至少两个组分。3.如权利要求1或2所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管构造为使得在使用中当所述流体的所述流动沿基本平行于所述轴的一方向流动施加时，所述导管由此引起在所述支撑结构之上或在所述支撑结构之内绕所述轴旋转，从而将所述流体分离成至少两个组分。4.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管构造为使得在使用时当所述流体的所述流动从所述入口施加时，所述导管由此在所述支撑结构之上或之内围绕所述轴旋转，从而将所述流体分离成至少两个组分。5.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述流体包括至少一液相。6.根据权利要求5所述的分离装置，其特征在于，所述流体包括至少两个液相。7.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述流体包括至少一气相。8.根据权利要求5-7之一所述的分离装置，其特征在于，所述流体包括至少一固相。9.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管包括一管。10.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管包括附接到所述导管或与所述导管成一体的一个或多个叶片。11.根据权利要求10所述的分离装置，其特征在于，所述叶片附接到所述导管的内表面或外表面或与所述导管的内表面或外表面成一体。12.根据权利要求11所述的分离装置，其特征在于，所述叶片包括一中心轴。13.根据权利要求12所述的分离装置，其特征在于，所述中心轴包括入口或出口中的至少一个。14.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管安装在轴承上。15.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述支撑结构包括一内部支撑结构。16.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述支撑结构包括一外部支撑结构。17.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述支撑结构包括一壳体。18.根据权利要求17所述的分离装置，其特征在于，所述至少一导管安装在所述壳体内的轴承上。19.根据前述权利要求之一所述的分离装置，其特征在于，所述至少一出口包括一溢流出口。20.根据权利要求19所述的分离装置，其中所述溢流出口包括一涡流探测器。21.根据前述权利要求之一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·查尔斯·摩斯利，
申请(专利权)人：比格斯威有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB